编织数字主线以简化作物保护剂生产

引领性能走向不断的成功

农业始终是复杂的工作，需要面对天气难以预测、害虫和杂草不受控制、市场价格变动无常以及自然资源稀缺等问题。现在，世界各地的种植者依靠安全可靠的工具来控制病害。高效的创新型杀菌剂是以可持续方式管理真菌性病害并同时确保质量和产出的关键方法。

作为作物保护行业的领先企业，BASF 一百多年来一直是农民的可靠伙伴。巴斯夫产品组合包括种子以及精选植株、化学和生物作物保护，以及面向土壤管理、植物健康、虫害控制和数字化农业的各种解决方法。

巴斯夫总部位于德国路德维希港，在全球运营 200 多家生产基地，并生产数千种不同用途的商品。Xemium® 即是其中一种，它是高效的环境无害型杀菌剂，不仅对一系列的真菌具有相当高的内在活性，而且在整株植物中有出色的传播性。这便为更高的产量提供了高度可靠的作物保护，帮助种植者取得利润和环保的双丰收。

Xemium 的生产全年全日不停，涉及连续过程和批次过程以及用于质量控制的实验室分析和生产线末端包装。

信息隔离的世界

巴斯夫在其全日运行的生产工厂中生产和包装 Xemium 及其他相关产品。它涉及连续过程和批次过程，包括连续数日的批量生产周期。在生产线末端，产品装入大袋以运送到其他生产设备做进一步处理。

自 2010 年工厂投产以来，BASF 团队使用完全自动的流程生产 Xemium。与上游工厂一样，该工厂的所有部分均使用 SIMATIC® 套件控制，包括安装的 SIMATIC PCS 7 过程控制系统以及用于实现高效批次过程自动化的 SIMATIC BATCH 软件包。

过程质量控制活动包括在现场实验室中采样并执行分析。团队安装了 SIMATIC WinCC V7 数据采集与监控 (SCADA) 软件来帮助他们简化质量控制流程。

巴斯夫使用企业资源规划 (ERP) 软件为作物保护剂生产工厂创建工艺订单和控制配方。直到最近，各个系统还是彼此孤立的。实验室 SCADA 系统同样孤立于周围的软件环境。

这意味着团队必须使用控制系统的人机界面 (HMI) 打印并手动输入工艺订单和控制配方。该过程通常需要使用电子表格软件和便携式计算器等常规辅助手段进行转换计算。主管必须手动在 ERP 系统中为已完成的批次和质量报告输入信息。就像包装清单一样，这些报告都在纸面完成。

Opcenter Execution Process 是企业资源规划 (ERP) 软件与过程自动化系统之间的信息枢纽。它还与实验室信息管理系统以及手持式无线设备通信以执行采样、物料跟踪和包装。

填补数字化空缺

“这种‘生物机械式数据传输’的手动过程十分耗时，会让高素质的员工陷在条框工作中，”巴斯夫的项目运营经理马克西米利安·希罗德说。“它还很容易出错，意味着单独的操作员流程很可能造成流程偏差。”

不能及时输入质量报告损害了工厂应对流程偏差的能力。在可管理性方面，工厂使用标准批次生产所有原材料。但工厂缺乏跟踪在批次过程中耗用的原材料的能力。“包装好的产品只在正常工作日的白班取走，因此需要提前做好精确的生产规划，防止产品占满出货库房，”巴斯夫的自动化工程师莫里茨·霍夫赫尔说。

BASF 的过程自动化专家想到，可以对当时彼此孤立的软件系统进行垂直集成，将其纳为企业数字化转型工作的一部分，从而提高生产效率。在初步研究中，他们考虑使用制造执行系统 (MES) 软件作为 SIMATIC BATCH 与 ERP 软件之间缺失的一环，并比较了可行的解决方案概念。根据这些概念，他们邀请投标商来提出新的解决方案。

中标商建议使用 Opcenter™ 软件，该全面、统一的产品组合包含了面向高级规划和调度 (APS)、制造执行、质量管理、制造智能和性能、配方、规范和实验室管理的各种制造运营管理 (MOM) 功能。Opcenter 和 SIMATIC 是 Siemens Digital Industries Software 推出的全面、集成式软件和服务产品组合 Xcelerator 的组成部分。在 Opcenter Execution Process 的帮助下，团队打造了一个中间件层，填补了现有系统之间的数字化空缺。

手持式扫描仪具备定制的图形用户界面，可以支持需要手动采集数据的流程，例如采样或记录消耗品的耗用情况。

端到端数字化

Opcenter Execution Process 是西门子专为消费品、食品和饮料以及化工行业推出的 MES 解决方案，它之前称为 SIMATIC IT Unified Architecture Process Industries。借助 Opcenter，企业可以提高制造的效率和灵活性并交付优质产品，这一切都依托于出色的平台和应用程序方法。

在西门子的帮助协调下，巴斯夫的项目团队提供了技术和流程知识以尽量提高用户接受度。西门子开发了全面的集成式解决方案，帮助团队联通了运营技术 (OT) 和信息技术 (IT)，为生产工厂构建了全面的数字孪生。

该生产数字化解决方案的核心是，使用 Opcenter Execution Process 帮助团队打造一个信息枢纽，将它从 ERP 软件收到的工艺工单变成控制配方并传送到过程自动化系统。团队还利用该软件将材料或状态确认消息发送到 ERP 软件。

他们使用 Opcenter 打造的 MES 可以自动创建采样请求并将其发送到实验室信息管理系统 (LIMS)，并将分析结果从 LIMS 反馈回批次处理系统。手持式扫描仪具备定制的用户界面 (GUI)，可以支持需要手动采集数据的流程，例如采样或记录消耗品的耗用情况。

在 Opcenter Execution Process 的帮助下，团队将数字化推广到整个生产流程，包括生产线末端包装。包装工人使用手持式扫描仪填写检查表。根据输入的数据，MES 还可在 ERP 系统中触发运送流程，包括打印装箱标签。

“垂直集成填补了技术和业务软件系统之间的数字化空缺，使它们不再相互孤立，”霍夫赫尔。“通过使用 Opcenter Execution Process，我们为这款杀菌剂编织了一条贯穿整个生产流程的数字主线，使它能更好地推广可持续的高产农业。”

通过综合使用 Opcenter 以及配方定义修改等方法，该解决方案带来了丰厚的收益，包括生产效率的提高。它无需任何手动数据输入，避免了错误和延误。由此带来的数据一致性使生产完全透明，加快了工厂的控制反应，提高了流程的稳定性和产品的质量。“端到端数字化使批量生产时间缩短了 5% 到 10%，”希罗德说。“此外，它减轻了生产主管繁琐的条框工作，每月可节省 5 天时间。”

数字化也是在新冠疫情期间成功完成系统实施的关键。这需要采用远程方法来执行所有的软件安装、测试、培训及调试工作。“参与该合作项目的西门子专家以其杰出的能力保证了该项目按照我们的预期完成，”希罗德说。“成功完成该项目后，巴斯夫正在推进其他类型项目以利用 Opcenter 进行垂直集成。”

在生产线末端，产品倾倒进大袋中以运送到其他生产设备做进一步处理。为辅助该流程，工厂使用手持式扫描仪作为输入设备来填写检查表。